JPH0799785B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPH0799785B2 JPH0799785B2 JP61240337A JP24033786A JPH0799785B2 JP H0799785 B2 JPH0799785 B2 JP H0799785B2 JP 61240337 A JP61240337 A JP 61240337A JP 24033786 A JP24033786 A JP 24033786A JP H0799785 B2 JPH0799785 B2 JP H0799785B2
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- semiconductor laser
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2201—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure in a specific crystallographic orientation
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光通信用等の光源として用いられる半導体レー
ザ装置に関するものである。
ザ装置に関するものである。
従来の技術 近年、超薄膜結晶成長技術の進歩に伴い、その技術を利
用した高性能レーザの研究開発が活発に行なわれてい
る。従来、レーザの活性層として0.1μｍ程度の厚さの
薄膜が使われているが、さらに0.01μｍ以下の厚さの単
層薄膜又は0.01μｍ以下の厚さの異なった２種類の材料
を多層に設けた構造が活性層として使用されている。こ
の結果、薄膜内での量子効果を用いることができ、レー
ザの温度特性が向上し短波長発振等の特性が得られる。
このレーザは量子井戸レーザと呼ばれている。
用した高性能レーザの研究開発が活発に行なわれてい
る。従来、レーザの活性層として0.1μｍ程度の厚さの
薄膜が使われているが、さらに0.01μｍ以下の厚さの単
層薄膜又は0.01μｍ以下の厚さの異なった２種類の材料
を多層に設けた構造が活性層として使用されている。こ
の結果、薄膜内での量子効果を用いることができ、レー
ザの温度特性が向上し短波長発振等の特性が得られる。
このレーザは量子井戸レーザと呼ばれている。
以下に図面を参照しながら上述した量子井戸レーザの構
造を説明する。
造を説明する。
第２図ａは量子井戸レーザの構造を示すものである。第
２図ａにおいて11はｎ−GaAs基板、12はｎ−Ga1-xAlxAs
クラッド層、13はGaAsとGa1-yAlyAsによって構成された
量子井戸活性層、14はｐ−Ga1-xAlxAsクラッド層、15は
ｐ−GaAsコンタクト層、16はストライプ窓を有するSiO2
絶縁膜、17はｎおよびｐ側電極用メタルである。第２図
ｂは活性層13を拡大したものである。18は量子井戸部で
ノンドープGaAs層で膜厚は100Åであり、19はノンドー
プGa1-yAlyAs層で膜厚は100Åである。GaAsとGa1-yAlyA
sが交互にそれぞれ５層形成されている。このような超
薄膜はMBEやMOCVD結晶成長法によって実現される。
２図ａにおいて11はｎ−GaAs基板、12はｎ−Ga1-xAlxAs
クラッド層、13はGaAsとGa1-yAlyAsによって構成された
量子井戸活性層、14はｐ−Ga1-xAlxAsクラッド層、15は
ｐ−GaAsコンタクト層、16はストライプ窓を有するSiO2
絶縁膜、17はｎおよびｐ側電極用メタルである。第２図
ｂは活性層13を拡大したものである。18は量子井戸部で
ノンドープGaAs層で膜厚は100Åであり、19はノンドー
プGa1-yAlyAs層で膜厚は100Åである。GaAsとGa1-yAlyA
sが交互にそれぞれ５層形成されている。このような超
薄膜はMBEやMOCVD結晶成長法によって実現される。
発明が解決しようとする問題点 上記のように構成された量子井戸レーザでは従来のレー
ザにくらべ、低しきい値電流発振、温度安定性の向上等
が認められる。しかしながらレーザの高性能化を望む場
合、理論的観点から活性層として１次元的にキャリアを
閉じ込める量子井戸構造を使うよりも２次元的にキャリ
アを閉じ込めるいわゆる量子細線を用いることが望まれ
る。しかしこれまで量子細線レーザの具現化に至ってい
ない。本発明は量子細線レーザを具現化した半導体レー
ザ装置を提供するものである。
ザにくらべ、低しきい値電流発振、温度安定性の向上等
が認められる。しかしながらレーザの高性能化を望む場
合、理論的観点から活性層として１次元的にキャリアを
閉じ込める量子井戸構造を使うよりも２次元的にキャリ
アを閉じ込めるいわゆる量子細線を用いることが望まれ
る。しかしこれまで量子細線レーザの具現化に至ってい
ない。本発明は量子細線レーザを具現化した半導体レー
ザ装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の半導体レーザ装置
は、（100）面またはそれと等価な結晶面を有するジン
クブレンド型化合物半導体基板の表面に、〈０〉方
向にのびた逆メサ形状のストライプ状リッジが形成さ
れ、前記リッジの上にクラッド層と量子井戸構造の活性
層よりなる断面が三角形の成長層が形成され、かつ前記
量子井戸構造の活性層が前記三角形の成長層の頂点部分
に形成されて構成されている。
は、（100）面またはそれと等価な結晶面を有するジン
クブレンド型化合物半導体基板の表面に、〈０〉方
向にのびた逆メサ形状のストライプ状リッジが形成さ
れ、前記リッジの上にクラッド層と量子井戸構造の活性
層よりなる断面が三角形の成長層が形成され、かつ前記
量子井戸構造の活性層が前記三角形の成長層の頂点部分
に形成されて構成されている。
作用 この構成によって、リッジ上の成長結晶の幅は成長の異
方性により成長層の厚さが厚くなるに従ってリッジの幅
より狭くなって行き、最終的に断面が三角形の結晶が成
長する。成長結晶の最も上の部分は三角形の頂点に位置
する線状結晶となる。この三角形の頂点付近の成長が起
こる所で単一又は多層量子井戸構造の薄膜活性層を形成
することにより、成長結晶の厚さ方向および幅方向の両
方向に量子化された量子細線が形成できる。
方性により成長層の厚さが厚くなるに従ってリッジの幅
より狭くなって行き、最終的に断面が三角形の結晶が成
長する。成長結晶の最も上の部分は三角形の頂点に位置
する線状結晶となる。この三角形の頂点付近の成長が起
こる所で単一又は多層量子井戸構造の薄膜活性層を形成
することにより、成長結晶の厚さ方向および幅方向の両
方向に量子化された量子細線が形成できる。
実施例 第１図ａは本発明の実施例における半導体レーザ装置の
断面を示すものである。第１図ａにおいて１はｎ−GaAs
基板、２は逆メサ状のリッジ部、３はｎ−Ga1-xAlxAsク
ラッド層、9,10はノンドープ量子井戸構造部（活性領
域）、４はｐ−Ga1-xAlxAsクラッド層、５はｐ−GaAs
層、６はSiO2膜、７はストライプ状電極用窓、８は電極
用メタルである。第１図ｂは活性領域の拡大図である。
９はGa1-zAlzAs井戸層、10はGa1-yAlyAs障壁層である。
断面を示すものである。第１図ａにおいて１はｎ−GaAs
基板、２は逆メサ状のリッジ部、３はｎ−Ga1-xAlxAsク
ラッド層、9,10はノンドープ量子井戸構造部（活性領
域）、４はｐ−Ga1-xAlxAsクラッド層、５はｐ−GaAs
層、６はSiO2膜、７はストライプ状電極用窓、８は電極
用メタルである。第１図ｂは活性領域の拡大図である。
９はGa1-zAlzAs井戸層、10はGa1-yAlyAs障壁層である。
本発明の半導体レーザは以下のように作製される。（10
0）面を有するｎ−GaAs基板１上に〈０〉方向にの
びたストライプ状のリッジ２を形成する。リッジ２の幅
２μm,高さ1.0μｍに設定する。MOCVD結晶成長法を用
い、ｎ−Ga1-xAlxAsクラッド層３をリッジ上で1.3μｍ
の厚さに成長する。リッジ２上での成長結晶は（111）
面を出して成長するため、リッジ表面と（111）面との
なす角は54°となる。断面が三角形となるためには成長
結晶の厚さを1.38μｍとしなければならない。1.3μｍ
厚さのｎ−クラッド層３の上にノンドープGa1-yAlyAs層
10およびGa1-zAlzAs層９を交互に100Åごとに５層ずつ
形成する。これによって、ノンドープ活性領域9,10中に
幅が100Å以下になる量子細線領域が形成される。この
形成方法においてはリッジ上で断面が三角形の形状が形
成されると結晶成長は一時停止する。引き続き、ｐ−Ga
1-xAlxAsクラッド層４を２μｍ（平坦部での厚さ）成長
し、クラッド層４で活性領域9,11を埋め込むように形成
する。次はｐ−GaAs層５を0.5μｍ形成した後、SiO2膜
６を3000Å付け、リッジ２の直上で幅２μｍの窓７をあ
ける。ｎ側およびｐ側にオーミック電極形成用のメタル
８を付ける。ストライプ状リッジ方向に垂直にへき開す
ることによりキャビティを形成し、レーザチップとす
る。
0）面を有するｎ−GaAs基板１上に〈０〉方向にの
びたストライプ状のリッジ２を形成する。リッジ２の幅
２μm,高さ1.0μｍに設定する。MOCVD結晶成長法を用
い、ｎ−Ga1-xAlxAsクラッド層３をリッジ上で1.3μｍ
の厚さに成長する。リッジ２上での成長結晶は（111）
面を出して成長するため、リッジ表面と（111）面との
なす角は54°となる。断面が三角形となるためには成長
結晶の厚さを1.38μｍとしなければならない。1.3μｍ
厚さのｎ−クラッド層３の上にノンドープGa1-yAlyAs層
10およびGa1-zAlzAs層９を交互に100Åごとに５層ずつ
形成する。これによって、ノンドープ活性領域9,10中に
幅が100Å以下になる量子細線領域が形成される。この
形成方法においてはリッジ上で断面が三角形の形状が形
成されると結晶成長は一時停止する。引き続き、ｐ−Ga
1-xAlxAsクラッド層４を２μｍ（平坦部での厚さ）成長
し、クラッド層４で活性領域9,11を埋め込むように形成
する。次はｐ−GaAs層５を0.5μｍ形成した後、SiO2膜
６を3000Å付け、リッジ２の直上で幅２μｍの窓７をあ
ける。ｎ側およびｐ側にオーミック電極形成用のメタル
８を付ける。ストライプ状リッジ方向に垂直にへき開す
ることによりキャビティを形成し、レーザチップとす
る。
以上のように構成された量子細線レーザは室温連続発振
を行ない、活性領域の幅を１μｍとして作製した同構造
の量子井戸レーザと比べ、発振しきい電流値に20％の減
少がみられ、しきい値電流の温度特性も大きく改良され
た。
を行ない、活性領域の幅を１μｍとして作製した同構造
の量子井戸レーザと比べ、発振しきい電流値に20％の減
少がみられ、しきい値電流の温度特性も大きく改良され
た。
なお、実施例では活性領域に多重量子井戸構造を用いた
が、単一量子井戸でもよく、又、活性領域の量子井戸構
造も実施例に限定されるものではない。材料もGaAlAs系
だけでなくInP系をはじめすべての結晶に応用できる。
結晶成長法としてMOCVD法を用いたが、MBE法や他の気相
成長法も使用できる。
が、単一量子井戸でもよく、又、活性領域の量子井戸構
造も実施例に限定されるものではない。材料もGaAlAs系
だけでなくInP系をはじめすべての結晶に応用できる。
結晶成長法としてMOCVD法を用いたが、MBE法や他の気相
成長法も使用できる。
発明の効果 以上のように本発明はジンクブレンド結晶の（100）面
上に〈０〉方向にのびたリッジ上に成長方向に量子
井戸構造を有する活性領域を含むダブルヘテロ構成が形
成され、量子細線レーザを具現化でき、その実用的効果
は大なるものがある。
上に〈０〉方向にのびたリッジ上に成長方向に量子
井戸構造を有する活性領域を含むダブルヘテロ構成が形
成され、量子細線レーザを具現化でき、その実用的効果
は大なるものがある。
第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の構
造図、第２図は従来の量子井戸レーザの構造図の一例で
ある。 １……ｎ−GaAs基板、２……リッジ、３……ｎ−Ga1-xA
lxAs、４……ｐ−Ga1-xAlxAs、９……ノンドープGa1-zA
lzAs井戸層、10……ノンドープGa1-yAlyAs障壁層。
造図、第２図は従来の量子井戸レーザの構造図の一例で
ある。 １……ｎ−GaAs基板、２……リッジ、３……ｎ−Ga1-xA
lxAs、４……ｐ−Ga1-xAlxAs、９……ノンドープGa1-zA
lzAs井戸層、10……ノンドープGa1-yAlyAs障壁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼川 昭男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−144385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−209885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−14788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−44485（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】（100）面またはそれと等価な結晶面を有
するジンクブレンド型化合物半導体基板の表面に、〈０
〉方向にのびた逆メサ形状のストライプ状リッジが
形成され、前記リッジの上にクラッド層と量子井戸構造
の活性層よりなる断面が三角形の成長層が形成され、か
つ前記量子井戸構造の活性層が前記三角形の成長層の頂
点部分に形成されていることを特徴とする半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240337A JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240337A JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394696A JPS6394696A (ja) | 1988-04-25 |
| JPH0799785B2 true JPH0799785B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17057985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61240337A Expired - Lifetime JPH0799785B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799785B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299114A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 一次元量子細線の製造方法 |
| JP2726851B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1998-03-11 | 日本電信電話株式会社 | 一次元量子細線の製造方法 |
| JP2876839B2 (ja) * | 1991-07-31 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632331B2 (ja) * | 1984-08-08 | 1994-04-27 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| JPS6114788A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Nec Corp | ２次元量子井戸構造の作製方法 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61240337A patent/JPH0799785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6394696A (ja) | 1988-04-25 |
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